• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.295-301
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• 2011

최근 고성능 감수제, 실리카 퓸과 강섬유 등을 사용하여 제조한 초고성능 콘크리트(UHPC)의 사용이 전 세계적으로 증가하고 있다. UHPC는 강도가 높을 뿐만 아니라 조직이 치밀하여 내구성 측면에서도 우수한 성능을 갖고 있지만 W/B가 낮고 단위 시멘트량이 많기 때문에 초기 수화열과 자기수축이 많이 발생하여 재령 초기에 균열 발생 위험성이 높아지게 된다. UHPC의 초기 수축균열은 수축 저감제 및 팽창재의 자기수축 보상 효과에 의하여 제어할 수 있다. 이 연구에서는 수축 저감제 및 팽창재를 혼입한 UHPC의 초음파 속도를 측정하여 재령 초기 강성 변화를 추정하였고, 수축 실험을 통하여 수축 저감제 및 팽창재가 UHPC의 자기수축에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 UHPC의 자기 수축 실험 결과로부터 자기수축 예측 모델의 재료 상수를 결정하였다. 결론적으로 수축 저감제 및 팽창재를 혼입함에 따라 UHPC 강성이 신속하게 발현되며, 자기수축 저감에 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.99-107
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• 2011

이 연구는 대용량 지상식 LNG 저장탱크에 사용할 고강도 자기충전 콘크리트의 최적배합 조건을 도출하고, 현장적용을 위한 기본 자료를 제안하기 위한 것이다. 60~80 MPa 고강도 자기충전 콘크리트를 적용하면, 벽체두께의 감소와 자기충전성에 따른 인력절감 및 품질확보 등을 통하여 경제성을 확보할 것으로 예상된다. 시멘트 및 분체는 점성 증대 및 수화열 저감에 우수한 플라이애쉬와 저열 시멘트(벨라이트)를 사용하였다. 플라이애쉬의 치환율은 구속수비 및 배합변수 실험을 통해 정하였으며, 배합변수는 단위수량(W), 플라이애쉬 치환율(FA), 물-결합재비(W/B) 및 잔골재율(S/a)로 하여, 최적배합비 및 경제성 평가를 실시하였다. 실험 결과, 설계기준강도 60 MPa의 경우에는 단위수량 165 $kg/m^3$, 플라이애쉬 치환율 20% 및 물-결합재비 27~30%로 나타났으며, 설계기준강도 80 MPa의 경우에는 단위수량 165 $kg/m^3$, 플라이애쉬 치환율 10% 및 물-결합재비 25%로 나타났다. 또한, 기존의 설계기준강도 40 MPa과 비교해 볼 때, 압축강도 증가에 따른 재료비 상승은 60 MPa의 경우 14~22% 및 80 MPa의 경우 33%로 나타나, 현장관리 및 인력절감 등과 함께 매우 경제적인 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.103-110
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• 2011

본 연구는 폐콘크리트로부터 발생한 성토 복토용 순환잔골재의 pH 저감을 목적으로 자연적 처리 방법 및 인위적 처리 방법을 이용하여 순환잔골재의 pH 저감특성을 비교 분석 하고자 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 실내방치된 순환잔골재의 경우는 사람의 호흡 등 대기중 높은 $CO_2$농도로 인해 실외방치된 순환잔골재보다, 또한 쌓기 두께가 얇을수록 pH를 저감시킨 것으로 분석된다. 공기투과의 경우 비교적 순환잔골재의 pH저감이 효과적이었는데 이는 고압의 환풍기로 인해 순환잔골재에 원활한 $CO_2$ 공급으로 pH를 저감시킨 것으로 판단된다. 살수처리의 경우 미수화 시멘트의 수화반응을 촉진시켜 수산화칼슘을 용해시키고, 건조과정중 대기중 $CO_2$에 의한 중성화로 pH를 크게 저감시키는 것으로 나타났으며 침수처리에서는 pH 저감 효과가 미흡하였다. $CO_2$촉진의 경우 순환잔골재의 pH저감 효과가 가장 우수한 것으로 나타났는데, 이는 원활한 $CO_2$공급이 가능하기 때문인 것으로 분석된다. 이상의 실험 결과를 종합하면, pH 저감성능, 경제성 및 작업성 측면을 고려할 경우 순환잔골재 질량비 1: 0.5 비율로 살수한 다음, 강제적인 $CO_2$가스의 처리로 건습을 반복한다면 순환잔골재의 pH저감에 가장 효과적인 방법이 될 것으로 분석된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.77-84
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• 2012

목재와 시멘트를 혼합하였을 때 목재의 어느 성분은 시멘트의 수화를 방해하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 온수에 의한 목편의 전처리 효과를 검토하기 위하여 2.4 mm 체를 통과시킨 소나무 목편을 온도가 각기 다른 수중에 일정시간 침지시킨 것을 잔골재의 일부로서 대체 사용한 모르타르의 응결 및 압축강도실험을 실시하였다. 이때 모르타르의 배합은 물-시멘트비 50%로 하고 목편의 잔골재에 대한 대체 사용량은 잔골재 질량의 0, 2, 4, 6, 8, 10%의 6수준으로 하였다. 그 결과 목편을 잔골재의 일부로서 대체 사용한 모르타르의 경우, 목편의 사용량이 많을수록 응결이 지연되었으며, 목편의 수처리는 모르타르의 응결지연문제를 개선시키는 효과가 있었다. 특히 수온 $100^{\circ}C$의 물에서 30분간 수처리한 목편을 2~6%의 범위에서 사용한 모르타르의 종결시간은 목편을 사용하지 않은 모르타르의 종결시간과 거의 비슷한 수준을 나타냈다. 또한 수처리한 목편을 사용한 모르타르의 강도는 수처리하지 않은 목편을 사용한 모르타르의 강도와 비교하였을 때, 재령 3일 강도는 거의 같았으나, 7일 및 28일의 강도는 보다 크게 되는 경향을 나타냈다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.235-244
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• 2020

본 연구는 시멘트 제조 시 발생하는 CBS-dust의 새로운 활용방법을 모색하고자 일련의 연구를 진행하는데, CBS-dust의 공학적 특성 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 굳지 않은 모르타르의 경우 CBS-dust 치환율이 증가할수록 플로는 감소하였으나, 결합재 조성비 BS 45% 및 65%의 경우는 CBS-dust 5% 치환 시 Plain보다 높은 유동성을 발휘하는 것으로 나타났다. 공기량의 경우는 전반적으로 CBS-dust 치환율과 비례적인 경향을 나타내며, 염화물은 CBS-dust 치환하지 않은 경우를 제외하고 모든 치환율에서 기준치를 상회하는 경향을 보였다. 경화모르타르의 압축강도는 전반적으로 CBS-dust를 5%~10% 내외 치환시 강도가 증진되는 결과를 보이며, 미세구조분석을 통하여 CBS-dust 치환시 수화반응이 촉진되어 C-S-H gel 생성 및 구조형성을 확인할 수 있었다. 따라서, CBS-dust를 철근이 없는 혼화재를 다량 사용하는 콘크리트 2차 제품에서 조강성 혼화재로 사용한다면, 알칼리 자극제로 콘크리트의 강도증진 등에 효과적인 활용법이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.190-197
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• 2020

본 연구에서는 페로니켈의 제련과정에서 발생하는 산업부산물인 페로니켈슬래그 미분말과 광물질혼화재료를 사용한 시멘트 경화체의 역학적 특성 및 내구성능을 평가하였다. 3성분계 시멘트 경화체의 수화열, 공극구조, 압축강도, 길이변화, 급속염화물 침투시험(RCPT), 동결융해 저항성을 평가하여 보통포틀랜드 시멘트와 비교하였다. 그 결과 페로니켈 슬래그 미분말 및 광물질 혼화재료를 사용한 3성분계 시멘트 경화체의 압축강도는 기준콘크리트에 비하여 낮은 강도발현을 하였으나, 알칼리 활성화제를 사용함에 따라 어느 정도 회복되는 것을 알 수 있었다. 페로니켈 슬래그를 사용한 시멘트 모르타르의 길이변화는 기준 시편보다 수축이 덜 발생하는 것으로 나타났다. 또한 페로니켈 슬래그 미분말을 사용한 경우 알칼리활성화제 사용유무에 관계없이 모두 ASTM C 1202에서 제시한 '매우 낮은' 영역의 값을 나타내었으며, 동결융해저항성 평가에서도 기준콘크리트에 비하여 아주 우수한 결과를 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.154-160
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• 2018

시멘트 산업은 탄소배출 감축을 위한 주요 산업분야로 고려되고 있으며, 콘크리트 분야에서 시멘트 사용량 저감을 위한 노력이 진행되고 있다. 이에 대한 노력의 일환으로 시멘트의 일부를 대체하여 사용할 수 있는 산업부산물을 다량으로 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 산업부산물을 사용한 콘크리트는 내구성, 친환경성 및 경제성 등의 장점을 가지고 있으나, 응결시간 지연, 초기강도 저하 등의 문제점이 있다. 따라서 이 연구에서는 시멘트의 사용량을 줄이고 산업부산물인 플라이애시를 치환하여 사용하면서도 초기강도가 저하되는 문제점을 해결하는 것을 목표로 하였다. 이에 따라, 먼저 고분말도 시멘트 사용에 의한 수화반응 촉진으로 양생온도에 관계없이 모든 재령에서 강도가 증진되는 것을 확인하였다. 이어서 고분말도 시멘트에 플라이애시를 치환하여 강도발현 특성을 검토한 결과, 초기 재령에서도 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 동등 이상의 강도 발현이 가능하였다. 또한, 플라이애시를 30%까지 치환하여도 수직 수평부재 거푸집 해체 시기를 단축할 수 있는 것을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권4호
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• pp.27-35
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• 2006

본 연구에서는 명반석 $[K_{2}SO_{4}{\cdot}Al_{2}(SO_{4})_{3}{\cdot}4Al(OH)_{3}]$을 고로수쇄슬래그의 활성화제로서 활용하기 위하여 하소 명반석과 고로수쇄슬래그의 수화반응 특성을 연구하였다. $650{\circ}C$에서 하소시킨 명반석은 $KAl(SO_{4})_{2}$와 $Al_{2}O_{3}$로 구성되어 있으며 하소 명반석-소석회-석고 계에서 하소 명반석은 소석회 및 석고와 $2KAl(SO_{4})_{2}+2Al_{2}O_{3}+13Ca(OH)_{2}+5CaSO_{4}{\cdot}2H_{2}O+73H_{2}O{\rightarrow}3(3CaO{\cdot}Al_{2}O_{3}{\cdot}3CaSO_{4}{\cdot}32H_{2}O)+2KOH$와 같이 반응하여 ettringite($3CaO{\cdot}Al_{2}O_{3}{\cdot}3CaSO_{4}{\cdot}32H_{2}O)$를 형성한다. 하소 명반석-고로수쇄슬래그 계에서는 하소 명반석에서 용해된 황산이온($SO_{4}^{2-}$)이 소석회와 반응하여 석고를 형성시키고, 석고는 다시 고로수쇄슬래그와 반응하여 ettringite를 형성시키면서 슬래그의 수화반응을 촉진시키기 때문에 하소 명반석을 고로수쇄슬래그의 활성화제로 사용할 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.152-160
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• 2021

본 연구에서는 건설 산업의 고도화에 따라 대량 발생하는 철강 슬래그 및 페로니켈슬래그의 활용을 위해 모르타르 배합에 혼입하여 실험적 연구를 진행하였다. 물의 흡수율이 낮은 BOF와 표면이 매끄러운 성질을 가진 FNS를 시멘트에 치환하면, 희석효과(dilution effect) 작용으로 플로 값과 응결시간이 증가하였다. 다만, BOF를 표준사 대비 10% 초과하여 혼입할 경우 재료 분리 현상(segregation)이 발생하였고, 이에 다량의 혼입 배합은 실험에서 제외하였다. BOF 잔골재와 FNS 혼입 모르타르는 응결 지연으로 인한 수화열 감소로 종결이 완료된 후 길이변화가 발생하지 않았다. BOF 잔골재를 혼입한 모르타르의 압축강도는 표준사와 시멘트만을 혼입한 모르타르 강도 보다 감소되었지만 FNS와 함께 혼입한 배합의 경우 양생 일이 증가함에 따라 압축강도도 증가하였다. BOF 잔골재를 혼입한 B10F0 및 B10F20 모르타르에서는 수화가 진행되어 BOF 원재료 XRD에서 관찰할 수 있었던 larnite, mayenite, wuestite 클링커는 거의 관찰되지 않았지만, FNS의 낮은 수화 반응성으로 FNS의 클링커는 관찰되었다. 주사전자현미경 분석 결과 수화결정체로 존재하지 않고 수화가 진행 중인 FNS를 확인할 수 있었으며 이를 통해 FNS의 잠재수경성을 확인하였다. FNS를 첨가하지 않은 시편의 경우 BOF 골재가 겔이나 침상결정이 아닌 전체가 괴상으로 존재하였으며, 인산화칼슘(calcium phosphate) 형성을 확인하였다. 다만, 전로슬래그를 혼입할 경우 내부 공극은 밀실함이 다소 저하되었으며, 추후 BOF를 잔골재 또는 건설 재료로 활용할 경우 적정 배합비 선정이 필요할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제52권2호
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• pp.119-128
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• 2019

국내에서는 연간 약 30만 톤 내외의 굴패각이 발생되고 있어, 이를 대규모로 활용할 수 있는 적절한 방안이 요구되고 있다. $CaCO_3$가 주성분인 굴패각을 탈황재료로 사용하는 연구들이 많이 진행되어 왔으나, 지금까지는 주로 건식탈황을 대상으로 한 것이었다. 본 연구에서는 굴패각을 소성하여 습식탈황재료로 활용하는 가능성에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 습식배연탈황공정의 하나인 spray type 방식의 모사탈황장치를 제작하여 소성 굴패각의 탈황특성을 석회석과 비교하였다. 연구결과, 소성 굴패각은 석회석이나 소성하지 않은 굴패각에 비하여 우수한 $SO_2$ 흡수능을 보였다. 이는 굴패각이 소성 및 수화반응을 통해 상대적으로 반응성이 높은 형태($Ca(OH)_2$)로 전환되었기 때문이다. 이로 인하여 반응잔류물 중에 석고($CaSO_4{\cdot}2H_2O$)의 함량이 다른 경우에 비하여 높게 나타났다. 본 연구의 연속탈황실험에서는 소성 굴패각이 석회석에 비하여 큰 pH 변동폭을 보였으며, 석회석과 소성 굴패각을 혼합하여 수행된 탈황실험에서도 소성 굴패각의 혼합비율이 증가됨에 따라 pH변동폭이 커지는 결과를 보였다. 이러한 현상은 소성 굴패각의 $SO_2$ 흡수 반응성이 큰 것을 잘 보여주는 것이다. 본 연구결과는 소성 굴패각을 습식탈황에 이용할 경우 탈황효율을 크게 향상시킬 수 있음도 보여준다.